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Texturizado de Pavimentos de Hormigón en Vías de Altas Velocidades
Abril de 2014 Página 1 de 27
TEXTURIZADO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN VÍAS DE ALTAS VELOCIDADES.
Ing. Diego H. Calo, Ing. Eduardo A. Marcolini, Ing. Sergio A. Fernández, Sr. Matías J.
Camueira, Arq. Edgardo A. Souza
Trabajo presentado en el XVI Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito. “Desafíos del
Transporte Frente al Crecimiento”. Del 22 al 26 de Octubre de 2012, Córdoba, Argentina.
RESUMEN
Debido a los progresivos incrementos de los volúmenes de tránsito y de las velocidades de
circulación, desde hace ya varios años, existe una creciente preocupación por las texturas
superficiales de los pavimentos de hormigón.
Por otro lado, aun cuando el propósito inicial de texturizar los pavimentos rígidos se
encontraba vinculado a la reducción de accidentes sobre superficies húmedas por
deslizamiento, en los últimos años, la generación de ruido pavimento-neumático es una
característica que ha comenzado a considerarse al momento de evaluar el tipo de textura
más adecuada.
Si bien en Argentina se ha popularizado el empleo de la arpillera húmeda para el texturizado
superficial en la construcción de los nuevos pavimentos, en los últimos años, se ha
observado a nivel internacional una creciente tendencia hacia otro tipo de técnicas que
permiten incrementar las condiciones de fricción y alcanzar superficies de circulación más
seguras y silenciosas.
En este trabajo se resumen las diferentes técnicas de texturizado disponibles en la
actualidad para la construcción de pavimentos de hormigón, incorporándose además
antecedentes de aplicación a nivel local. Adicionalmente, se efectúa un análisis crítico de
cada una de estas prácticas, evaluando sus aspectos constructivos, económicos y de
desempeño.
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INTRODUCCIÓN
Debido a los progresivos incrementos de los volúmenes de tránsito y de las velocidades de
circulación, desde hace ya varios años, existe una creciente preocupación por las texturas
superficiales de los pavimentos de hormigón. Esto se debe a que la misma influye en
muchos aspectos vinculados con las características de interacción carretera – vehículo,
tales como la fricción sobre pavimento húmedo, el spray, las salpicaduras, el ruido
pavimento - neumático, el desgaste de los neumáticos, entre otros.
En este sentido, al momento de decidir el tipo de textura a aplicar en un pavimento de
hormigón, deberán tenerse en consideración las características superficiales requeridas,
además de lo relativo con el costo de materialización.
Debe destacarse que debido a que se encuentra vinculado con las condiciones de seguridad
de la vía, el propósito inicial de texturizar los pavimentos rígidos históricamente, estuvo
asociado casi exclusivamente a la reducción de accidentes sobre superficies húmedas por
deslizamiento. Sin embargo, en los últimos años, se ha observado en el plano internacional,
que existe una creciente preocupación por otras características, como las previamente
mencionadas, que comienzan a tenerse en consideración al momento de definir el tipo de
textura a aplicar.
En el plano local está muy difundido el empleo de la arpillera húmeda para el texturizado
superficial en la construcción de los nuevos pavimentos, que aun cuando provee de un
adecuado nivel de fricción, bajo determinadas condiciones la misma puede resultar
insuficiente. En el ámbito internacional, en cambio, se ha observado una creciente tendencia
hacia otro tipo de técnicas que permiten incrementar las condiciones de fricción, alcanzando
superficies de circulación más seguras, y a su vez silenciosas.
En este trabajo se resumen las diferentes técnicas de texturizado disponibles en la
actualidad para la construcción de pavimentos de hormigón, incorporándose además
antecedentes de aplicación a nivel local, incluyéndose un análisis crítico de cada una de
estas prácticas, evaluando sus aspectos constructivos, económicos y de desempeño.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las irregularidades superficiales que presenta un pavimento pueden definirse como aquellas
desviaciones que presenta la calzada respecto a una superficie perfectamente plana.
Con el fin de distinguir la influencia de la misma en las condiciones de interacción vehículo –
carretera, la Asociación Mundial de la carretera (AIPCR) ha propuesto diferentes categorías
para la clasificación de las características superficiales de los pavimentos, en función de su
longitud (λ) y/o amplitud de onda (A), según se resume a continuación:
- Microtextura (λ < 0,5 mm; A < 0,2 mm): Esta textura se encuentra provista por las
pequeñas irregularidades en las partículas de agregado presente en el mortero, por
lo cual no resulta visible al ojo humano. Una buena microtextura en general es
suficiente para proveer un adecuado nivel de fricción en pavimentos secos o en
húmedo (no inundado) con velocidades menores de 80 km/h. Esta característica no
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se encuentra vinculada con la generación del ruido neumático - pavimento, ni al
spray o salpicaduras. Aun cuando un incremento en la microtextura provocará mayor
desgaste de los neumáticos, este aspecto negativo tiene poca importancia en
comparación con la necesidad de alcanzar las mejores condiciones de fricción
posibles.
- Macrotextura (0,5 mm < λ < 50 mm; 0,1 mm < A < 20 mm): Esta propiedad se
encuentra definida por las estrías o ranuras formadas en la superficie del pavimento,
a partir de la operación de texturizado en fresco, o mediante otras técnicas aplicables
sobre el hormigón endurecido. La misma juega un rol fundamental en las
características de fricción de los pavimentos en condición húmeda, especialmente
para vehículos a altas velocidades. Por lo tanto, en aquellas vías en las que se
encuentre prevista la circulación de vehículos a más de 80 km/h, requieren
construirse con una adecuada macrotextura con el fin de prevenir el riesgo de
hidroplaneo. Esta característica superficial tiene impacto significativo en el ruido
pavimento - neumático, el spray y las salpicaduras.
- Megatextura (50 mm < λ < 500 mm; 0,1 mm < A < 50 mm): La misma se encuentra
relacionada con pequeños defectos como resultado de pobres prácticas
constructivas o defectos en la superficie del pavimento. La misma puede causar
vibraciones, afecta la calidad de circulación y puede provocar un mayor desgaste en
el sistema de suspensión del vehículo.
- Rugosidad (500 mm < λ): Estas irregularidades superficiales impactan en la dinámica
del vehículo, provocando un mayor desgaste y afectando el confort de circulación.
En la siguiente figura se encuentran representadas las distintas características superficiales
mencionadas y la influencia de cada categoría en la interacción carretera – vehículo.
Figura 01. Clasificación de las diferentes características superficiales [1]
.
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IMPORTANCIA DE LA MICROTEXTURA
La fricción superficial del pavimento se define como la fuerza desarrollada en la interface
pavimento – neumático que resiste el deslizamiento de la rueda.
En condición seca (o en húmeda a bajas velocidades) la microtextura será la que gobernará
la resistencia al deslizamiento. Sin embargo, debe tenerse en consideración que cuando el
pavimento es habilitado al tránsito, la microestructura superficial sufrirá un desgaste
progresivo, producto del pulido que los vehículos (especialmente los pesados) generan
durante la circulación. Luego de los primeros meses en servicio (habitualmente de 12 a 36),
el desgaste se estabiliza alcanzando una condición de equilibrio que depende de la
resistencia al desgaste de la microestructura superficial y la intensidad de tránsito pesado. A
partir de allí, el desgaste en el caso de pavimentos de hormigón en general es mínimo, a
menos que el mismo esté sujeto a la circulación de vehículos con neumáticos provistos de
cadenas o clavos.
En general, la microestructura superficial en pavimentos de hormigón está provista por la
fracción mortero de la mezcla. La única excepción se produce cuando se aplica la técnica de
texturizado con agregado expuesto, en la cual la misma se encuentra definida por la
microestructura superficial del agregado grueso.
En el caso de pavimentos de hormigón, que no han sido tratados para exponer el agregado
grueso (texturizado con agregado expuesto o cepillado con discos diamantados) la
superficie de contacto se encuentra provista por la fracción mortero de la mezcla de
hormigón, por lo cual, las condiciones para alcanzar una adecuada microestructura
superficial, dependerán especialmente de la mineralogía de la arena y de la calidad de la
matriz cementicia.
De cualquier manera, aún en aquellos casos en los que el agregado grueso originalmente
no haya sido expuesto, siempre es recomendable el empleo de áridos gruesos de elevada
resistencia a la abrasión, razón por la cual suele limitarse el desgaste en el ensayo Los
Ángeles a 30 ó 40% como máximo.
Para alcanzar una microestructura adecuada y durable es recomendable el empleo de
arenas de elevada resistencia al desgaste, en tanto que se recomienda que al menos el
25% - 30% del agregado fino se encuentre proporcionado por áridos de origen silíceo [2].
También es importante el empleo de un hormigón de resistencia adecuada, dado que una
buena calidad de pasta cementicia permitirá controlar no solamente la abrasión superficial,
sino que además mejorará las características de la interfase pasta - agregado previniendo la
posibilidad de desprendimientos del mortero superficial.
En este sentido, la elección de una relación agua – cemento acorde con la condición de
exposición, así como el empleo de adecuadas prácticas constructivas y un curado oportuno
y eficiente, juegan un rol fundamental en el desempeño en servicio.
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IMPORTANCIA DE LA MACROTEXTURA
En general, en pavimentos de hormigón en estado seco, existe una adecuada fricción
superficial. Sin embargo, una delgada película de agua sobre el mismo, reducirá el contacto
directo con el neumático, y generará una reducción de la fricción en la calzada.
Cuando el neumático encuentra una delgada película de agua, sobre la calzada, ésta es
canalizada a través del dibujo del neumático y de la textura superficial del pavimento. Sin
embargo, si la capa de agua superficial es significativa y la velocidad del vehículo
suficientemente elevada, la capacidad de drenaje superficial provista por el neumático y la
textura del pavimento puede llegar a ser insuficiente. En estas condiciones, el agua se
acumulará en la parte frontal de la rueda, pudiendo provocar que los neumáticos pierdan
contacto con el pavimento, situación que se conoce como hidroplaneo, pudiendo generar
pérdida de tracción y que el usuario pierda el control sobre el vehículo.
Figura 02. Escape del agua de la zona de impronta y condición de Hidroplaneo
Si bien existen distintas alternativas para reducir el potencial de hidroplaneo, un incremento
de la profundidad de la textura superficial incrementará la capacidad de drenaje por
canalización en la interface con el neumático.
A su vez, el agua en el pavimento también contribuye a la generación de salpicaduras y
spray cuando los vehículos circulan sobre la calzada, reduciendo la visibilidad de los otros
conductores, por lo que un incremento de la macrotextura generalmente reduce ambos
fenómenos.
La macrotextura también tiene una notable incidencia sobre el ruido neumático – pavimento,
propiedad que en los últimos años ha comenzado a tenerse en consideración, al momento
de definir la textura más adecuada.
Existen distintos estudios que han buscado correlacionar los índices de fricción o valores de
profundidad media de textura con las tasas de siniestralidad. Uno de ellos es el efectuado
por la Oficina de transporte y seguridad en Australia (Australian Transport Safety Bureau), la
cual en un trabajo efectuado en el año 2005, halló una fuerte correlación entre los niveles de
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macrotextura y las tasas de accidentología para la mayoría de las localizaciones incluidas [3].
Los umbrales mínimos de satisfacción determinados para la profundidad de la textura
superficial fueron 0,4 mm y 0,5 mm para dos autopistas distintas, hallándose además que
los riesgos de accidentes prácticamente se duplicaban cuando la profundidad de textura se
situaba por debajo de estos valores críticos.
MÉTODOS DE TEXTURIZADO EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN NUEVOS
Para el caso específico de pavimentos de hormigón, durante la ejecución de las tareas de
terminación suele aplicarse el texturizado del pavimento, para lo cual existe un importante
abanico de alternativas a aplicar en estado fresco, que permiten ajustar la condición
superficial del pavimento a la requerida por el tipo de vía.
La provisión de una adecuada textura superficial brindará una macrotextura apropiada, que
permitirá alcanzar los niveles de seguridad en el tránsito acordes con el uso y categoría de
la vía. Esta operación se realiza una vez finalizadas las tareas de terminación de la calzada
de hormigón, y se efectúa generalmente mediante el arrastre o pasaje de algún elemento o
herramienta sobre el hormigón fresco. Luego de esta tarea, debe procederse en forma
inmediata a la ejecución del curado.
Según se ha expresado anteriormente, el objetivo del texturizado del hormigón es, entonces:
conseguir una adecuada resistencia al deslizamiento en condición húmeda,
conservar un buen drenaje y escurrimiento superficial del agua,
mantener bajos niveles de ruido,
brindar resistencia al desgaste y durabilidad.
Existen varias técnicas para aplicar una textura adecuada sobre la superficie del hormigón,
que pueden ejecutarse con equipamiento mecánico o en forma manual. Asimismo, existen
otras técnicas que pueden aplicarse en estado endurecido, que suelen utilizarse en
pavimentos en servicio para recuperar las condiciones de fricción a las requeridas en
función del tipo de vía que se trate, o incluso también en pavimentos nuevos para mejorar el
desempeño de la superficie en algunos de los parámetros mencionados anteriormente
(fricción, drenaje superficial, ruido, etc.).
Independientemente de la técnica empleada, es importante que la textura se aplique en
forma homogénea para producir condiciones de fricción y de circulación uniformes. Los
factores que más influyen sobre la textura del pavimento cuando ésta se aplica en estado
fresco, para cualquier método o herramienta usados, son la consistencia y características
del hormigón, el momento o tiempo en el cual se realiza, la presión con la que se aplican las
herramientas de texturizado, su limpieza, y la presencia de agua de exudación en la
superficie del hormigón, entre otros.
Se resume a continuación una breve descripción de los métodos empleados comúnmente
para el texturizado en la construcción de pavimentos de hormigón.
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Arpillera
El texturizado con rastra de arpillera
consiste en el arrastre de una tela de
este material, sobre la superficie
recién terminada del hormigón.
Produce una textura longitudinal de
bajo ruido y coeficiente de fricción
moderado.
Esta técnica es de sencilla
implementación, pudiendo deslizarse
en forma manual o mediante el equipo pavimentador, adosada detrás del molde o de las
herramientas de terminación. Es importante mantenerla limpia y húmeda durante toda la
jornada de trabajo, en tanto que se puede usar en uno o varios pliegues o deshilachada
levemente en su extremo posterior, para mejorar la profundidad de textura.
Con esta metodología suelen alcanzarse profundidades de textura relativamente bajas (de
0,2 mm a 0,5 mm), las cuales dependerán especialmente de las condiciones de ejecución,
de la trama de la tela empleada y de las características de la mezcla.
Césped sintético
Una variante a la técnica anterior es
el arrastre de una carpeta invertida
de césped sintético, que produce una
textura de mayor profundidad, sin
aumentar los niveles de sonoridad; y
se aplica con las mismas técnicas
que la arpillera.
Tiene como ventaja respecto a la
anterior que cuenta con un mayor
peso y que no requiere que la misma
sea mantenida húmeda durante la
jornada.
Es la práctica habitualmente empleada por el Departamento de Transporte de Minnesota
(EEUU), en tanto que el césped sintético a emplear deberá verificar las siguientes
condiciones [3, 4]:
Largo de pelo: 15 - 25 mm.
Cantidad de pelos por metro cuadrado: 77.500
Peso > 2350 g/m2
Figura 03. Texturizado manual con arpillera.
Figura 04. Texturizado por arrastre de césped sintético.
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En ese estado norteamericano, la técnica ha sido adoptada como práctica habitual de
texturizado, requiriéndose además alcanzar una profundidad media de textura de 1 mm o
superior, medida mediante parche de arena (en al menos 4 mediciones por jornada). Para
cumplimentar este último requisito, resulta en general necesario incorporar agregados u
otros elementos para incrementar el peso de la carpeta sobre el hormigón fresco.
Cepillado. Transversal o Longitudinal
El cepillado puede efectuarse deslizando en el sentido longitudinal o transversal a la
dirección de circulación, un cepillo en forma manual o mecánica, creando pequeñas crestas
sobre la superficie del pavimento.
Es una técnica de sencilla implementación, de bajo costo y relativamente silenciosa al
tránsito si se aplica en el sentido longitudinal. Empleada en el sentido transversal puede
generar un incremento significativo de la sonoridad en la interface pavimento - neumático.
Peine Transversal
Consiste en el arrastre en el sentido transversal de un implemento tipo peine metálico o
plástico que genera una serie de surcos sobre la superficie del pavimento que funcionan
como pequeños canales a través de los cuales el agua puede escapar más fácilmente de la
huella de contacto entre el pavimento y el neumático, reduciendo de esta manera el
potencial de hidroplaneo, el spray y las salpicaduras.
Figuras 05 y 06. Texturizado con cepillo en el sentido transversal (manual y automatizada)
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Esta técnica de texturizado es la
principalmente empleada en los
Estados Unidos para vías de alta
velocidad [5], dado que se
considera que es la que en mayor
medida permite alcanzar de
manera consistente adecuados
niveles de fricción con alta
durabilidad y a bajo costo.
Sin embargo, a partir de los
primeros antecedentes de
aplicación de esta técnica, surgió
la necesidad de controlar el ruido
generado en la interface pavimento – neumático, lo cual derivó en el análisis de los distintos
patrones que pueden materializarse con el fin de minimizar este efecto. La siguiente tabla
resume las recomendaciones actuales para la ejecución de este tipo de texturizado.
Tabla 01. Recomendaciones para la ejecución de texturizado con peine metálico transversal
Espaciamiento de
pines
- Uniformemente espaciados cada 13 mm, o;
- Separaciones variables de 10 a 75 mm (recomendado para
buen control de aplicación), o;
- Separaciones variables de 10 a 50 mm (recomendado para
menor control de aplicación)
Profundidad del dibujo - De 1,5 a 3 mm
Ancho de canales - 3 mm
Orientación del patrón - Esviado 1:6 con dirección de esviado opuesta al esviado de las
juntas.
Texturizado adicional - Arpillera o césped sintético con anterioridad a la aplicación del
peine.
Peine Longitudinal.
Esta metodología es similar a la anterior, diferenciándose únicamente en que la misma se
aplica en el mismo sentido que el de pavimentación.
En general, se caracteriza por ser una solución más silenciosa que el peine transversal. Aun
cuando los índices de fricción que se alcanzan con esta metodología resultan algo menores
a los que ofrece la alternativa anterior, los mismos en general resultan satisfactorios. Estos
menores valores de fricción, se considera que son debido a la mejor condición de drenaje
que brinda el peine transversal para iguales condiciones de pendiente transversal.
Figura 07. Peine Metálico Transversal
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Además de la reducción del nivel de ruido, otra ventaja que ofrece el peine longitudinal
respecto del transversal es que en curvas horizontales esta técnica presenta una mejor
resistencia al deslizamiento lateral, permitiendo que los vehículos transiten la curva de
manera más segura. Esta ventaja puede resultar en un efecto perjudicial para los
conductores de motocicletas u otros vehículos livianos, ya que las estrías longitudinales
pueden provocar dificultades en la conducción al guiar la dirección de circulación.
Agregado expuesto.
La técnica del agregado expuesto se ha comenzado a utilizar con éxito, principalmente en
obras de pavimentación en países europeos líderes en tecnología de pavimentos rígidos
(Austria, Bélgica, Alemania), por sus excelentes características friccionales y su bajo nivel
de ruido.
El agregado expuesto se logra removiendo una delgada capa de mortero del hormigón
superficial exponiendo agregados gruesos de elevada resistencia al desgaste. La
metodología requiere que la ejecución de la calzada se efectúe mediante la técnica de
pavimentación en doble capa, aunque hay casos en que la misma se ha realizado
exitosamente en una única capa. La capa superior en general cuenta con un espesor de 40
a 70 mm y se construye mediante el empleo de hormigón de elevada resistencia y
agregados triturados de menor tamaño máximo y graduación más estricta, de elevada
dureza y resistencia a la abrasión.
El proceso de ejecución involucra la aplicación sobre el hormigón fresco de un retardador de
fraguado sobre el cual se coloca un film de polietileno en toda la superficie del pavimento
que evita la pérdida de agua por evaporación. Luego, una vez que el hormigón de la porción
inferior alcanza una resistencia suficiente, se elimina mediante un cepillo mecánico, el
mortero superficial que aún no ha fraguado, dejando expuesto el agregado grueso de la
porción superior.
Si bien las características de desempeño que se obtienen con esta metodología resultan
adecuadas, la misma se caracteriza por incrementar significativamente el costo de
construcción, en tanto que además requiere la implementación de metodologías y equipos
especiales con personal altamente calificado.
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FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE LOS PRINCIPALES MÉTODOS DE TEXTURIZADO
EN FRESCO
Mediante la siguiente tabla se resumen las fortalezas y debilidades de las distintas
metodologías de texturizado de pavimentos de hormigón en fresco.
Tabla 02. Fortalezas y debilidades de las técnicas de texturizado en fresco más comunes
MÉTODO FORTALEZAS DEBILIDADES
Arpillera
- De sencilla ejecución.
- Puede aplicarse en forma manual
y automática.
- Baja generación de ruido.
- Baja profundidad de textura.
- Experimenta una mayor pérdida
de fricción inicial.
Césped
sintético
- De construcción sencilla.
- Puede aplicarse en forma manual
y automática.
- Baja generación de ruido.
- Puede variarse la profundidad de
textura agregándole peso.
- Buenos índices de fricción.
- Su comportamiento a largo
plazo no se encuentra definido
hasta el momento, por ser una
técnica de desarrollo reciente.
- La calidad del mortero y del
agregado es crítica para un
buen desempeño a largo plazo.
Cepillo
longitudinal
- De aplicación automática o
manual.
- Baja generación de ruido.
- La calidad del mortero y del
agregado es crítica para un
buen desempeño a largo plazo.
Cepillo
Transversal
- De aplicación automática o
manual.
- Elevados índices de fricción
- Mayor generación de ruido.
- La calidad del mortero y del
agregado es crítica para un
buen desempeño a largo plazo.
Peine
Transversal
- Elevados índices de fricción
- Elevada durabilidad.
- De aplicación automática o
manual.
- Reduce el riesgo de hidropleaneo.
- Reduce el spray y las
salpicaduras.
- Mayor generación de ruido.
- Puede presentar variaciones
significativas en función del
operador, clima y características
de la mezcla.
Peine
Longitudinal
- Elevados índices de fricción
- Elevada durabilidad.
- Baja generación de ruido.
- Previene el deslizamiento lateral en
curvas horizontales.
- Puede generar algunas molestias
a motociclistas.
Agregado
Expuesto
- Elevados índices de fricción.
- Baja generación de ruido.
- Elevada durabilidad.
- Requiere métodos y equipos
especiales.
- Elevado costo.
- Es crítico contar con constructor
calificado.
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ANÁLISIS DE DISTINTOS TIPOS DE TEXTURAS EMPLEADOS A NIVEL LOCAL
Aun cuando existe una importante variedad de texturas a aplicar, en Argentina se ha
popularizado el empleo de la arpillera húmeda para el texturizado superficial en la
construcción de los nuevos pavimentos para distintos tipos de arterias, y la misma fue
empleada en forma casi exclusiva durante varios años en diferentes proyectos. De cualquier
manera, dado que este tipo de terminación, provee una baja profundidad de textura, han
comenzado a evaluarse otras alternativas, que permiten incrementar las condiciones de
fricción y alcanzar superficies de circulación más seguras y silenciosas.
En este sentido, se ha considerado para este trabajo la evaluación de diferentes tipos de
texturas ejecutadas recientemente en obras con Tecnologías de Alto Rendimiento en
nuestro país. Para ello se ha considerado el proyecto de “Transformación en autovía de la
Ruta Nacional N°19” en la provincia de Santa Fé, en el cual se han seleccionado para el
estudio, 3 secciones de pavimento de hormigón recientemente construidas. En 2 de estas
secciones se ha empleado el habitual texturizado con arpillera, aunque con diferentes
características de aplicación, en tanto que en la restante se ha ejecutado con peine
transversal de dientes plásticos (materializado en obra mediante precintos de seguridad).
Adicionalmente, atentos a la realización de este estudio, se ha incorporado además la
ejecución de dos tramos experimentales de 300 metros aproximadamente, en los que se
empleó césped sintético para el texturizado, con el fin de analizar las características que se
alcanzan con esta técnica.
Las secciones de estudio se identificaron de la siguiente manera:
- Sección A: Desde la Prog. 62+300 hasta la Prog.73+900. Extensión: 11,6 km.
- Sección B: Desde la Prog. 76+000 hasta la Prog. 86+800 (Sección B1) y desde la
Prog. 94+800 hasta la Prog. 100+000 (Sección B2) – Extensión total: 16,0 km.
- Sección C: Desde la Prog. 109+000 hasta la Prog. 120+000 (Sección C1) y desde la
Prog. 121+300 hasta la Prog. 125+100 (Sección C2). Extensión total: 14,8 km.
- Tramos Experimentales: Desde la Prog. 59+600 hasta la Prog. 60+000 y desde la
Prog. 75+700 hasta la Prog. 76+000.
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Figura 08. Ubicación de las Secciones de Estudio
Características del texturizado efectuado en las secciones estudiadas
Sección A – Arpillera húmeda: En este sector se aplicó como único método de texturizado
el arrastre de una arpillera de tela de yute, montada sobre una viga reticulada en el equipo
pavimentador y mantenida permanentemente humedecida mediante el rociado periódico con
agua. Según puede observarse en la fotografía, el extremo posterior de la tela se
encontraba deshilachado con el objetivo de lograr un marcado más pronunciado de la
superficie del pavimento.
Figura 09. Texturizado con arpillera húmeda en Sección A.
C B A
Texturizado de Pavimentos de Hormigón en Vías de Altas Velocidades
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Sección B – Arpillera húmeda + Peine Transversal: Esta sección del proyecto fue
texturizada, mediante la aplicación de 2 técnicas en forma secuencial.
En una primera etapa, inmediatamente después de finalizadas las tareas de terminación de
la calzada, se aplicó el arrastre de una arpillera húmeda de similares características a la
empleada en la sección C (sin deshilachar). Luego, en una segunda etapa, se realizó un
texturizado con peine en el sentido transversal, mediante el empleo de una regla montada
en el equipo de texturizado y curado, la cual contaba con precintos plásticos de seguridad
dispuestos a espaciamientos variables.
Figura 10. Texturizado con arpillera + peine transversal en Sección B
Sección C – Arpillera húmeda: Para la ejecución de esta sección se empleó una arpillera
húmeda en uno o dos pliegues, de manera similar a la indicada en la sección A, aunque con
la salvedad que en este caso la misma no se encontraba deshilachada.
Figura 11. Texturizado con arpillera húmeda en Lote 5
Texturizado de Pavimentos de Hormigón en Vías de Altas Velocidades
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Tramos Experimentales – Césped sintético: En dos sectores específicos de esta ruta se
efectuaron tramos experimentales con césped sintético. Para la ejecución se siguieron las
prácticas generales empleadas por el Departamento de Transporte de Minnesota, donde
esta técnica de texturizado es práctica habitual en la construcción de pavimentos de
hormigón nuevos.
Entre los antecedentes en el empleo de esta técnica en el estado de Minessota, además de
lo relativo a las características del césped sintético a emplear en el texturizado, figura un
requisito de profundidad media de textura medida con parche de arena (con 4 mediciones
por jornada) igual o superior de 1 mm, lo cual demanda en general la aplicación de peso
adicional sobre la tela de césped. Para estos tramos experimentales, se prescindió de
incorporar el requisito de profundidad de textura, por lo que el césped se aplicó en forma
directa sin ningún tipo de sobrecarga.
Según la ficha técnica del producto, el césped sintético empleado verifica las siguientes
características:
Altura de pelo: 25 mm
Hilado: 100% Polipropileno
Peso total: 2550 gr/m2
Cantidad de nudos: 34.000/m2 (hilado: 68.000/m2)
Figura 12. Texturizado con césped sintético
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MEDICIONES DE COEFICIENTE DE FRICCIÓN Y DE PROFUNDIDAD MEDIA DE
TEXTURA
Para analizar el desempeño de las técnicas de texturizado empleadas, se efectuaron
mediciones de coeficiente de fricción con equipo Mumeter en las 3 secciones y en ambos
tramos experimentales incluidos en el estudio.
Figura 13. Medición de coeficiente de fricción con equipo Mumeter.
Asimismo, se realizaron mediciones de profundidad de textura siguiendo los lineamientos de
la norma IRAM 1850 “Método de determinación de la profundidad de la macro-textura
superficial de un pavimento mediante el círculo de arena”.
Si bien la norma establece que el valor de profundidad media debe determinarse con un
promedio de, al menos 5 determinaciones, en este caso particular, por tratarse de un
pavimento nuevo (aun sin tránsito) y visualmente uniforme en su textura, se optó por reducir
dicho valor a 3 mediciones por losa. Las 3 mediciones se realizaron sobre las huellas de
circulación, siendo para el carril derecho la huella izquierda y para el carril izquierdo la huella
derecha, correspondiéndose de esta manera, con los sectores donde se midió el coeficiente
de fricción con equipo Mumeter.
Figura 14. Medición de la profundidad media de textura por el método del círculo de arena
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En general se estableció como criterio que las mediciones efectuadas en las distintas
secciones de estudio, se encuentren separadas 2000 m entre sí.
En los tramos experimentales, por tratarse de secciones de menor tamaño, se realizaron
determinaciones en 3 zonas distintas en cada carril, ubicándolas en ambos extremos del
tramo y en el sector medio.
Sección A – Arpillera húmeda
Mediante las Figuras 15, 16 y 17 se representan los resultados del coeficiente de fricción y
de profundidad media de textura medidas en ambos carriles en la sección A de este estudio.
Figura 15. Medición de coeficiente de fricción en Sección A con Equipo Mumeter.
Figuras 16 y 17. Medición de profundidad media de Textura en Sección A con parche de Arena.
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Luego, a partir del análisis estadístico de estos valores, se han determinado los siguientes
parámetros representativos de este tramo:
Carril Interno Carril Externo
Mu (1/100) PMT (mm) Mu (1/100) PMT (mm)
Valor Medio 88,6 0,32 88,2 0,34
Desvío Estándar 3,27 0,03 3,14 0,03
Coef. de Variación 3,7 % 9,4% 3,6 % 9,0%
Según puede observarse en las mediciones efectuadas, los valores de coeficiente de
fricción alcanzados en el pavimento nuevo resultan elevados, verificando holgadamente los
requisitos impuestos por la Dirección Nacional de Vialidad para pavimentos nuevos (0,45).
Los valores determinados además se han obtenido con consistencia, poniendo de
manifiesto la uniformidad alcanzada en las condiciones de ejecución.
De cualquier manera, no debe perderse de vista que se trata de un pavimento de hormigón
nuevo, y que durante los primeros meses en servicio experimentará una reducción
significativa del coeficiente de fricción, para luego estabilizarse en un valor que según la
bibliografía, se ubica entre un 25% a un 35% por debajo del valor inicial [6].
Las mediciones de profundidad de textura, se ubican en el entorno de 0,25 mm a 0,40 mm;
lo cual es característico de la técnica empleada y constituye la razón principal por la cuál, en
el plano internacional, la misma ha sido remplazada por otras técnicas que permiten
alcanzar una mayor profundidad de textura en vías de alta velocidad.
Aun cuando no se realizaron mediciones de ruido, en la circulación sobre los pavimentos de
esta sección se aprecia que la sonoridad se mantiene a muy bajo nivel, lo cual es una de las
bondades principales de esta técnica.
Es importante destacar que en este tipo de texturas, su durabilidad resulta fuertemente
dependiente de la calidad del mortero de terminación, por lo cual resulta fundamental
emplear hormigones de calidad acorde con la exigencia que impone el tránsito, además de
extremar los recaudos en que las características superficiales no se vean afectadas por
prácticas constructivas inadecuadas (adición de agua durante la terminación, excesivo
amasado de la superficie, curado inadecuado).
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Sección B – Arpillera + Peine transversal
Mediante las Figuras 18, 19 y 20 se representan los resultados del coeficiente de fricción y
de profundidad media de textura medidas en ambos carriles en los dos sectores que
componen esta Sección.
Se destaca que ambos sectores analizados fueron ejecutados con la misma técnica
(arpillera + peine transversal) y con el mismo personal y equipamiento, aunque en distintas
etapas de la obra. Debe indicarse también que al momento de la medición no habían sido
habilitados al tránsito, por lo que presentan una condición de pavimento nuevo.
Figura 18. Medición de coeficiente de fricción en Sección B con Equipo Mumeter.
Figuras 19 y 20. Medición de profundidad media de Textura en Sección B con parche de Arena.
B1 B2
B2 B1 B2 B1
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A partir de la evaluación estadística de estos resultados se han determinado los siguientes
parámetros representativos de cada uno de los sectores que componen esta sección:
En este caso los valores de coeficiente de fricción que se alcanzan resultan igualmente
elevados, verificando los requisitos especificados para pavimentos de hormigón nuevos.
Considerando que ambos sectores analizados fueron ejecutados con la misma técnica y con
el mismo personal y equipamiento, aunque en distintas etapas de la obra, las pequeñas
diferencias constatadas en los valores de fricción, se encuentran vinculadas a la incidencia
de las características particulares de la mezcla, y de las condiciones de ejecución al
momento de la aplicación de la textura.
Si bien los valores alcanzados se sitúan por debajo de los obtenidos en la sección anterior,
dada las características de la técnica empleada, es de prever que ante iguales condiciones
de ejecución, una textura de este tipo presente un mejor desempeño a largo plazo en
comparación con la empleada en las secciones contiguas.
En lo que respecta a la profundidad media de textura, se observa que la misma se ubica en
ambos sectores entre 0,35 mm y 0,85 mm, con un valor medio en ambos tramos algo
superior de 0,5 mm. Resulta entonces evidente la elevada dispersión que existe tanto entre
los valores medios determinados para cada zona de medición, así como entre las
mediciones individuales efectuadas. Esto resulta razonable, dado que en primera instancia,
la técnica empleada resulta más dependiente de las condiciones de ejecución y además,
debido a que para este caso se diseñó el peine con separaciones variables a fin de reducir
la generación del ruido pavimento – neumático.
Si bien no se efectuaron mediciones de ruido pavimento – neumático, se observó que la
técnica empleada en este sector incrementa el nivel de sonoridad, en comparación con un
pavimento texturizado con arpillera. En correspondencia con lo expresado anteriormente, es
perceptible además la variación en los niveles de ruido, en los diversos sectores,
relacionado con las condiciones particulares de ejecución y la profundidad de la impronta
dejada por el peine.
Carril Interno Carril Externo
Mu (1/100) PMT (mm) Mu (1/100) PMT (mm)
B1 B2 B1 B2 B1 B2 B1 B2
Valor Medio 78,4 73,2 0,52 0,56 74,9 64,6 0,52 0,53
Desvío Estándar 4,0 4,6 0,17 0,12 3,9 2,8 0,20 0,13
C. V. 5,1% 6,2% 33,0% 22,0% 5,2% 4,3% 38,1% 23,9%
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Sección C – Arpillera húmeda
Mediante las Figuras 21, 22 y 23 se representan los resultados del coeficiente de fricción y
de profundidad media de textura medidos en ambos carriles en los dos sectores que
componen esta sección.
El primer sector (C1) se caracteriza por contar con más de 6 meses de habilitado al tránsito,
al momento de la medición, a diferencia del segundo, que no sufrió esta condición. Se
destaca que ambos sectores analizados fueron ejecutados por el mismo personal y
equipamiento.
Figura 21. Medición de coeficiente de fricción en Sección C con Equipo Mumeter.
Figuras 22 y 23. Medición de profundidad media de Textura en Sección C con parche de Arena.
C1 C2
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A partir del tratamiento estadístico de estos valores se han determinado los siguientes
parámetros característicos para cada uno de los sectores representados:
n.m: No medido.
Según puede observarse en la tabla anterior, los valores de fricción determinados para la
sección C2 (no habilitada), si bien resultan adecuados para el tipo de vía, se ubican por
debajo de los determinados en las secciones anteriores. En este sentido, si se considera
que durante los primeros meses en servicio el pavimento sufrirá una significativa reducción
de dicho valor, es de prever que en este caso, el pavimento cumpla el requisito pero con
menor amplitud que en los casos anteriores. Esta situación se observa en efecto en la
sección C1, la cual al momento de la medición, se había encontrado expuesta al tránsito
durante varios meses.
Se destaca además que para ambos sectores aparece una diferencia sistemática entre los
valores constatados en el carril interno y externo. Considerando que la pavimentación de
ambos carriles se realizó en una única pasada, por lo cual se mantendrían invariables las
características de la mezcla y las condiciones de colocación, es probable que esta
disparidad tenga origen en alguna práctica constructiva aplicada detrás del molde de
pavimentación.
En lo que respecta a los valores de profundidad de textura, al igual que en la sección A, se
ubican en el entorno de 0,25 a 0,40 mm, con excepción de una zona específica donde se
supera levemente este entorno. De cualquier manera, los valores se ajustan a lo que ofrece
la técnica.
Aun cuando no se realizaron mediciones de ruido, en la circulación sobre los pavimentos de
esta sección se aprecia que la sonoridad se mantiene a un muy bajo nivel.
Carril Interno Carril Externo
Mu (1/100) PMT (mm) Mu (1/100) PMT (mm)
C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2
Valor Medio 63,8 71,48 0,33 n.m. 48,5 62,18 0,32 n.m.
Desvío Estándar 4,2 5,20 0,07 n.m. 3,5 3,84 0,06 n.m.
C. V. 6,5% 7,3% 20,5% n.m. 7,1% 6,2% 19,9% n.m.
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Tramos Experimentales - Césped Sintético
Según se informó anteriormente, también en esta obra se ejecutaron dos tramos
experimentales en los cuales se texturizó el pavimento con césped sintético.
Mediante las Figuras 24 a 29 se representan los resultados de coeficiente de fricción y de
profundidad media de textura medidos en ambos carriles en los dos sectores en los que se
realizaron estas pruebas. Dado que en este caso se trata de sectores de tan solo 300
metros de extensión, se representan las mediciones de coeficiente de fricción cada 20
metros.
Se destaca que ambos tramos experimentales fueron ejecutados por el mismo personal y
equipamiento que el correspondiente al Sector A previamente analizado.
Figura 24. Medición de coeficiente de fricción en Tramo Experimental 1 con Equipo Mumeter.
Figuras 25 y 26. Profundidad media de Textura en Tramo Experimental 1 con parche de Arena.
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Figura 27. Medición de coeficiente de fricción en Tramo Experimental 2 con Equipo Mumeter.
Figuras 28 y 29. Profundidad media de Textura en Tramo Experimental 2 con parche de Arena.
A partir del análisis de estos valores se han determinado los siguientes parámetros
estadísticos para cada uno de los tramos experimentales:
Carril Interno Carril Externo
Mu PMT Mu PMT
TE 1 TE 2 TE 1 TE 2 TE 1 TE 2 TE 1 TE 2
Valor Medio 90,7 88,1 0,56 0,55 90,2 84,6 0,53 0,48
Desvío Estándar 4,3 3,5 0,06 0,09 4,3 3,8 0,08 0,06
C. V. 4,7% 4,0% 10,2% 16,4% 4,7% 4,5% 15,5% 12,1%
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De los valores determinados, se observa que con esta técnica se han alcanzado valores de
fricción elevados, ubicándose dentro de los máximos hallados en este estudio. Si bien
corresponde a tramos experimentales, la uniformidad de valores que se alcanzó en cada
tramo y entre tramos (ejecutados en jornadas distintas) evidencia que en principio esta
técnica no resulta tan influenciada por las condiciones de ejecución.
En lo que respecta a la profundidad media de textura los valores se ubican en el entorno de
0,45 y 0,65 mm, con un valor medio algo superior de 0,50 mm.
Si bien no se efectuaron mediciones de ruido pavimento – neumático, en principio, no se
observan diferencias significativas en la sonoridad, en comparación con un pavimento
texturizado con arpillera.
CONCLUSIONES
La textura superficial de un pavimento de hormigón resulta un parámetro de singular
importancia sobre todo cuando se trata de vías de altas velocidades, ya que la
misma influye en muchos aspectos vinculados con las características de interacción
carretera – vehículo, tales como la fricción sobre pavimento húmedo, el riesgo de
hidroplaneo, el spray y las salpicaduras; las cuales afectan de manera directa la
seguridad del camino.
Si bien en el plano local se encuentra ampliamente difundido el empleo de la arpillera
húmeda para el texturizado superficial en la construcción de los nuevos pavimentos,
y aun cuando con la misma puede alcanzarse un adecuado nivel de fricción inicial,
esta técnica se caracteriza por experimentar una importante pérdida de fricción a
edad temprana y por brindar bajas profundidades de textura.
En el ámbito internacional, se ha observado una creciente tendencia hacia otro tipo
de técnicas que permiten incrementar las condiciones de fricción, alcanzando
superficies de circulación más seguras, sin que se incremente sensiblemente el nivel
de ruido pavimento - neumático.
Se han evaluado en este trabajo, distintas secciones de pavimento texturizadas con
arpillera húmeda (en dos condiciones diferentes), con peine transversal y con césped
sintético, de las que se han obtenido las siguientes conclusiones principales:
Arpillera húmeda:
- En las secciones texturizadas con arpillera húmeda se han determinado
índices iniciales de fricción elevados, aunque en los sectores que habían
sido expuestos al tránsito por un lapso superior a 6 meses, los valores
constatados resultaron significativamente inferiores, poniendo de
manifiesto la importante reducción en los índices que se verifica a edad
temprana con esta técnica.
- Las profundidades de textura determinadas en los sectores construidos
con arpillera, se ubicaron en el entorno de 0,25 mm a 0,40 mm.
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Arpillera + peine transversal:
- En las secciones donde se aplicó esta técnica se han alcanzado índices
de fricción inicial igualmente elevados.
- Si bien no se han realizado determinaciones de fricción en sectores ya
habilitados, es de prever en este caso que, por las características de la
técnica empleada, la mima presente un mejor desempeño a largo plazo
en comparación con las alternativas empleadas en las secciones
contiguas.
- La profundidad de textura se ubicó entre 0,35 mm y 0,85 mm, con un
valor medio algo superior de 0,5 mm.
Césped sintético
- Las mediciones de fricción efectuadas en los tramos experimentales
ejecutados con esta técnica, se han ubicado dentro de los máximos
hallados en este estudio.
- Los valores de profundidad media de textura se ubicaron en el entorno de
0,45 y 0,65 mm, con un valor medio algo superior de 0,50 mm.
RECOMENDACIONES
Se recomienda para el caso de pavimentos de hormigón con velocidad de diseño
superior a los 80 km/h, el empleo de la técnica de texturizado con césped sintético en
reemplazo de la arpillera húmeda, dado que brinda mejores condiciones de
macrotextura, reduciendo el potencial de riesgo frente al hidroplaneo, el spray y las
salpicaduras.
Para estos casos también se considera apropiado el empleo de arpillera + peine
transversal, siempre y cuando se respeten las recomendaciones actuales para la
minimización del ruido pavimento – neumático.
Dado que la macrotextura es un parámetro íntimamente relacionado con las
condiciones de seguridad de la vía, se recomienda verificar en cada jornada de
pavimentación que la profundidad media de textura sea superior a 0,5 mm.
Se sugiere para la construcción de pavimentos nuevos, efectuar mediciones de
fricción una vez ejecutadas las primeras jornadas de pavimentación, debiéndose
verificar que se obtienen valores, al menos un 30% superiores al indicado en las
especificaciones. Esto es especialmente indicado para los casos que se emplee
césped sintético o cepillado.
Se recomienda continuar los estudios acerca de las distintas técnicas de texturizado,
incorporando, el césped sintético con mayores requisitos de profundidad de textura,
el peine longitudinal y las opciones de cepillado.
Se sugiere continuar con el monitoreo de las secciones analizadas en este trabajo
con el fin de observar su desempeño a largo plazo.
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REFERENCIAS
[1] Measuring and Analyzing Pavement Texture. Robert Otto Rasmussen. National
Concrete Pavement Technology Center. 2011.
[2] Surface Texture for Asphalt and Concrete Pavements. Technical Advisory 5040.36.
Federal Highway Administration. US Department of Transportation. 2005.
[3] Pavement Surface Characteristics: A Synthesis and Guide. Mark B. Snyder.
American Concrete Pavement Association. EB235. 2006.
[4] Standard Specification for Construction. Minnesota Departament of Transportation.
Edition 2005.
[5] Texturing of Concrete Pavements. National Cooperative Highway Research Program.
NCHRP Report 634. 2009.
[6] Wu, C-L. and M. A. Nagi. 1995. Optimizing Surface Texture of Concrete Pavement.
PCA Research and Development Bulletin RD111T. Portland Cement Association,
Skokie, IL.
[7] The Economic Benefits of Concrete Road Pavements. Cement and Concrete
Association of New Zealand. Technical Report 12.
[8] American Concrete Institute (ACI). 1988. Texturing Concrete Pavement. ACI
Committee 325, ACI-325.6R-88. American Concrete Institute, Detroit, MI.
[9] American Concrete Pavement Association (ACPA). 2000. Concrete Pavement
Surface Textures. Special Report. Report No. SR902P. American Concrete
Pavement Association, Skokie, IL.